KR20160133594A - 기판의 접합 방법, 및 이로부터 제조되는 접합 기판 - Google Patents

기판의 접합 방법, 및 이로부터 제조되는 접합 기판 Download PDF

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Abstract

기판의 접합 방법이 제공된다. 상기 기판의 접합 방법은, 제1 플라스틱 기판을 준비하는 단계, 상기 제1 플라스틱 기판 상에 제1 산화물층을 포함하는 제1 결합막(bonding layer)을 형성하는 단계, 상기 제1 결합막 상에 용액을 제공하여, 상기 제1 산화물층을 포함하는 상기 제1 결합막의 적어도 일부분을 용해하는 단계, 및 적어도 일부분이 용해된 상기 제1 결합막 상에 제2 플라스틱 기판을 배치시켜, 상기 제1 플라스틱 기판 및 상기 제2 플라스틱 기판을 결합시키는 단계를 포함한다.

Description

기판의 접합 방법, 및 이로부터 제조되는 접합 기판{Method of bonding substrate, and bonding substrate from the same}
본 발명은 기판의 접합 방법, 및 이로부터 제조되는 접합 기판에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 기판 상에 형성된 결합마을 용해하여 기판을 접합시키는 기판의 접합 방법, 및 이로부터 제조되는 접합 기판에 관련된 것이다.
두 장 혹은 그 이상의 기판을 접합시키는 기술은 MEMS(Microelectromechanical System), 센서, 엑츄에이터(actuators) 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.
두 장 이상의 기판을 접합시키는 대표적인 기술로, 정전 열 접합 방법이 있다. 정전 열 접합 방법은, 초기에는 금속 기판과 유리 기판을 접합시키기 위해 사용되었으며, 이후, 금속 기판이 실리콘 기판으로 대체되는 방향으로 사용되고 있다.
실리콘 기판과 유리 기판의 접합의 경우, 200~500℃의 온도에서 유리 기판의 두께와 온도에 따라 200~100V의 범위의 전압을 인가한다. 이 경우, 유리 기판 내에 존재하는 다양한 양이온들을 접합 계면으로부터 반대쪽으로 이동되고, 접합 계면에 남겨진 고정 음 전하와 실리콘 기판 내의 영상 전하(imagine charge) 간에 정전기력이 작용하여, 실리콘 기판과 유리 기판이 접합된다.
접합 기판의 활용 분야가 증가됨에 따라, 접합 공정이 간소화되어, 접합 공정 비용이 감소되고, 접합력이 우수한 기판의 접합 방법에 대한 연구 개발이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 고신뢰성의 기판의 접합 방법 및 이로부터 제조되는 접합 기판을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 공정이 간소화된 기판의 접합 방법, 및 이로부터 제조되는 접합 기판을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 공정 비용이 감소된 기판의 접합 방법, 및 이로부터 제조되는 접합 기판을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 접합력이 우수한 기판의 접합 방법, 및 이로부터 제조되는 접합 기판을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 기판의 접합 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기판의 접합 방법은, 제1 플라스틱 기판을 준비하는 단계, 상기 제1 플라스틱 기판 상에 제1 산화물층을 포함하는 제1 결합막(bonding layer)을 형성하는 단계, 상기 제1 결합막 상에 용액을 제공하여, 상기 제1 산화물층을 포함하는 상기 제1 결합막의 적어도 일부분을 용해하는 단계, 및 적어도 일부분이 용해된 상기 제1 결합막 상에 제2 플라스틱 기판을 배치시켜, 상기 제1 플라스틱 기판 및 상기 제2 플라스틱 기판을 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 플라스틱 기판 및 상기 제1 결합막은 서로 공유 결합될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 플라스틱 기판 상에 상기 제1 산화물층을 포함하는 상기 제1 결합막을 형성하는 단계는, 상기 제1 플라스틱 기판 상에 물질층(material layer)을 형성하는 단계, 및 상기 물질층의 적어도 일부분이 산화되어, 상기 제1 산화물층이 형성되는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 물질층은 자연 산화되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기판의 접합 방법은, 상기 제2 플라스틱 기판 상에 제2 산화물층을 포함하는 제2 결합막을 형성하는 단계, 및 상기 제2 결합막 상에 용액을 제공하여, 상기 제2 산화물층을 포함하는 상기 제2 결합막의 적어도 일부분을 용해하는 단계를 더 포함하되, 상기 제1 플라스틱 기판 및 상기 제2 플라스틱 기판을 결합시키는 단계는, 적어도 일부분이 용해된, 상기 제1 및 제2 결합막들을 서로 접합시키는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 결합막의 상기 제1 산화물층 및 상기 제2 결합막의 상기 제2 산화물층이 상기 용액에 의해 용해되고, 상기 제1 산화물층 및 상기 제2 산화물층은 서로 공유 결합될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 용액은, 물, 불화 수소, 암모니아 수, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 또는 아세톤 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 산화물층은, 실리콘, 또는 금속을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 표시 장치의 제조 방법은, 상술된 실시 예들에 따른 기판의 접합 방법에 따라 상기 제1 플라스틱 기판, 상기 결합막, 및 상기 제2 플라스틱 기판이 차례로 적층된 접합 기판을 지지 기판(support substrate) 상에 준비하는 단계, 상기 접합 기판 상에 박막 트랜지스터층을 형성하는 단계, 및 상기 접합 기판으로부터 상기 지지 기판을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 접합 기판을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 접합 기판은, 제1 플라스틱 기판, 상기 제1 플라스틱 기판 상의 제2 플라스틱 기판, 및 상기 제1 및 제2 플라스틱 기판들 사이에 배치되고, 상기 제1 및 제2 플라스틱 기판들 중에서 적어도 어느 하나와 공유 결합되어, 상기 제1 및 제2 플라스틱 기판들을 접합하는 결합막을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 플라스틱 기판 및 상기 제2 플라스틱 기판은 PET를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 결합막은 산화물층을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 결합막은, 상기 제1 플라스틱 기판과 접촉하고 비산화물로 형성된 물질층, 및 상기 물질층 상에 배치되고 상기 제2 플라스틱 기판과 접촉하고 상기 물질층이 산화된 산화물층을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 결합막은, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 아연 산화물, 티타늄 산화물, 은 산화물, 또는, 니켈 산화물 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 표시 장치를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 표시 장치는, 상술된 실시 예들에 따른 접합 기판, 및 상기 접합 기판 상의 박막 트랜지스터층을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 기판 상의 제1 결합막 상에 용액을 제공하여 상기 결합막의 일부분을 용해시킨 후, 상기 제1 결합막에 제2 기판을 접착시켜, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 접합될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 접합 공정에서 고온 및 고압 공정이 생략될 수 있다. 이로 인해, 공정이 간소화되고 공정 비용이 감소된 고신뢰성의 기판의 접합 방법 및 이로부터 제조되는 접합 기판이 제공될 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 기판의 접합 방법, 및 이로부터 제조되는 접합 기판을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 기판의 접합 방법 및 이로부터 제조되는 접합 기판을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 기판의 접합 방법 및 이로부터 제조되는 접합 기판을 설명하기 위한 도면들이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 기판의 접합 방법 및 이로부터 제조되는 접합 기판을 설명하기 위한 도면들이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 기판의 접합 방법에 따라 제조된 접합 기판의 TEM 사진 및 EDX 스펙트럼 결과이다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 기판의 접합 방법, 및 이로부터 제조되는 접합 기판을 설명하기 위한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 제1 기판(S1)이 준비된다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 기판(S1)은 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판(S1)은 PET(polyethyleneterephthalate) 기판일 수 있다. 또는, 다른 예를 들어, 상기 제1 기판(S1)은 실리콘 반도체 기판, 화합물 반도체 기판, 금속 기판, 또는 유리 기판 중 어느 하나일 수 있다.
상기 제1 기판(S1) 상에 제1 결합막(110, bonding layer)이 형성될 수 있다. 상기 제1 결합막(110)은 상기 제1 기판(S1)의 일면을 완전히 덮을 수 있다. 상기 제1 결합막(110)을 산화물을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 결합막(110)은 실리콘 산화물, 또는 금속 산화물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 산화물은 알루미늄 산화물, 아연 산화물, 티타늄 산화물, 은 산화물, 또는 니켈 산화물 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 제1 결합막(110)은, 증발법(evaporation), 화학기상증착법(CVD), 스퍼터(sputter), 또는 원자층 증착법(ALD) 등 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 결합막(110)은 상기 제1 기판(S1)과 접착되고, 공유 결합될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 제1 결합막(110) 상에 용액(Sol)이 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 용액(Sol)의 끓는점은 100℃ 이하일 수 있다. 상기 용액(Sol)은, 예를 들어, 물, 불화 수소, 암모니아 수, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 또는 아세톤 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 결합막(110)은 알루미늄 산화물을 포함하고, 상기 용액(Sol)은 물일 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 결합막(110)이 실리콘 및/또는 실리콘 산화물을 포함하고, 상기 용액(Sol)은 5~10% 농도의 불화 수소일 수 있다.
상기 용액(Sol)에 의해 상기 제1 결합막(110)의 적어도 일부분이 용해될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 결합막(110)은, 상기 용액(Sol)에 의해 용해된 제1 부분(110a), 및 상기 용액(Sol)에 의해 용해되지 않고 잔존된 제2 부분(110b)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 부분(110b)의 두께가 상기 제1 부분(110a)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 또는, 이와는 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 제2 부분(110b)의 두께가, 상기 제1 부분(110a)의 두께와 실질적으로(substantially) 동일하거나, 또는 상기 제1 부분(110a)의 두께보다 얇을 수 있다.
또한, 도 2에서, 상기 용액(Sol)에 의해, 상기 제1 결합막(110)의 일부분이 용해되는 것으로 도시되었으나, 상기 제1 결합막(110)의 전체가 상기 용액(Sol)에 의해 용해될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제2 기판(S2)이 준비될 수 있다. 상기 제2 기판(S2)은 플라스틱 기판, 실리콘 반도체 기판, 화합물 반도체 기판, 유리 기판, 또는 금속 기판 중에서 어느 하나일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 기판(S2)은 상기 제1 기판(S1)과 동일한 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판(S1) 및 상기 제2 기판(S2)이 PET 기판일 수 있다. 또는, 이와는 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 제2 기판(S2)은 상기 제1 기판(S1)과 다른 기판일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 기판(S2)의 두께는 상기 제1 기판(S1)의 두께와 서로 동일할 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 제2 기판(S2)의 두께와 상기 제1 기판(S1)의 두께는 서로 다를 수 있다.
상기 용액(Sol)에 의해 용해된 제1 부분(110a)을 갖는 상기 제1 결합막(110)과 상기 제2 기판(S2)이 접착될 수 있다. 상기 제2 기판(S2)이 상기 제1 결합막(110)에 접착된 후, 상기 제1 결합막(110)에 의해 접합된 상기 제1 기판(S1) 및 상기 제2 기판(S2)은 건조될 수 있다. 상기 제1 결합막(110)의 상기 제1 부분(110a)이 건조되면서 상기 제1 결합막(110)은 상기 제2 기판(S2)과 공유 결합되고, 상기 제2 기판(S2)은 상기 결합막(110)에 의해 상기 제1 기판(S1)과 접합될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제1 기판(S1) 상의 상기 제1 결합막(110) 상에 상기 용액(Sol)을 제공하여 상기 제1 결합막(110)의 일부분을 용해시킨 후, 상기 제1 결합막(110)에 상기 제2 기판(S2)을 접착시켜, 상기 제1 기판(S1)과 상기 제2 기판(S2)이 접합될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 기판(S1) 및 상기 제2 기판(S2)의 접합 공정에서 고온 및 고압 공정이 생략될 수 있다. 이로 인해, 공정이 간소화되고 공정 비용이 감소된 고신뢰성의 기판의 접합 방법 및 이로부터 제조되는 접합 기판이 제공될 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 기판의 접합 방법 및 이로부터 제조되는 접합 기판이 설명된다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 기판의 접합 방법 및 이로부터 제조되는 접합 기판을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4를 참조하면, 도 1을 참조하여 설명된 제1 기판(S1)이 준비된다. 상기 제1 기판(S1) 상에 제1 결합막(126)이 형성될 수 있다. 상기 제1 결합막(126)은 상기 제1 기판(S1) 상의 제1 물질층(122), 및 상기 제1 물질층(122) 상의 제1 산화물층(124)을 포함할 수 있다. 상기 제1 물질층(122)은 비산화물(non oxide)일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 물질층(122)은 실리콘, 또는 금속(예를 들어, 알루미늄, 아연, 티타늄, 은, 또는 니켈)로 형성될 수 있다.
상기 제1 결합막(126)을 형성하는 단계는, 상기 제1 기판(S1) 상에 상기 제1 물질층(122)을 형성하는 단계, 및 상기 제1 물질층(122)의 적어도 일부분이 산화되어 상기 제1 산화물층(124)이 형성되는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제1 산화물층(124)은 상기 제1 물질층(122)이 자연 산화되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 물질층(122)이 알루미늄층인 경우, 상기 제1 산화물층(124)은 알루미늄 산화물층일 수 있다. 상기 제1 산화물층(124)의 두께는 상기 제1 물질층(122)의 두께보다 얇을 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 결합막(126) 상에 용액(Sol)이 제공될 수 있다. 상기 용액(Sol)은 도 2를 참조하여 설명된 용액(Sol)과 동일한 것일 수 있다.
상기 용액(Sol)에 의해, 상기 제1 결합막(126)의 상기 제1 산화물층(124)의 일부분이 용해될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 결합막(126)은, 상기 제1 산화물층(124)이 상기 용액(Sol)에 의해 용해된 제1 부분(124a), 및 상기 용액(Sol)에 의해 용해되지 않고 잔존된 제2 부분(124b)을 포함할 수 있다.
도 5에서, 상기 용액(Sol)에 의해, 상기 제1 산화물층(124)의 일부분이 용해되는 것으로 도시되었으나, 상기 제1 산화물층(124) 전체가 상기 용액(Sol)에 의해 용해되거나, 상기 제1 물질층(122)의 일부가 상기 용액(Sol)에 의해 용해될 수 있다.
도 6을 참조하면, 도 3을 참조하여 설명된 제2 기판(S2)이 준비될 수 있다. 상기 용액(Sol)에 의해 용해된 상기 제1 부분(124a)을 갖는 상기 제1 결합막(126)과 상기 제2 기판(S2)이 접착될 수 있다. 상기 제2 기판(S2)이 상기 제1 결합막(126)에 접착된 후, 상기 제1 결합막(126)에 의해 접합된 상기 제1 기판(S1) 및 상기 제2 기판(S2)은 건조될 수 있다. 상기 제1 결합막(126)의 상기 제1 부분(124a)이 건조되면서 상기 제1 결합막(126)은 상기 제2 기판(S2)과 공유 결합되고, 상기 제2 기판(S2)은 상기 결합막(126)에 의해 상기 제1 기판(S1)과 접합될 수 있다.
상술된 본 발명의 제1 및 제2 실시 예들에서, 상기 제1 기판(S1) 상에 결합막이 형성되는 것으로 설명되었으나, 본 발명의 제3 및 제4 실시 예들에 따르면, 제2 기판(S2) 상에 결합막이 더 형성될 수 있다. 이하, 도 7 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 제3 및 제4 실시 예들에 따른 기판의 접합 방법 및 이로부터 제조되는 접합 기판이 설명된다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 기판의 접합 방법 및 이로부터 제조되는 접합 기판을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7을 참조하면, 도 1 및 도 3을 참조하여 설명된 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)이 준비된다.
상기 제1 기판(S1) 상에 제1 결합막(110)이 형성되고, 상기 제2 기판(S2) 상에 제2 결합막(120)이 형성될 수 있다. 상기 제1 결합막(110) 및 상기 제2 결합막(120)은, 산화물을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 결합막(110) 및 상기 제2 결합막(120)은 실리콘 산화물, 또는 금속 산화물로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 결합막(110) 및 상기 제2 결합막(120)은 서로 동일한 물질로 형성될 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 결합막(110) 및 상기 제2 결합막(120)은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 제1 결합막(110) 및 상기 제2 결합막(120) 상에 각각 용액(Sol)이 제공될 수 있다. 상기 용액(Sol)에 의해, 상기 제1 결합막(110)의 적어도 일부분, 및 상기 제2 결합막(120)의 적어도 일부분이 용해될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 결합막(110)은 상기 용액(Sol)에 의해 용해된 제1 부분(110a), 및 상기 용액(Sol)에 의해 용해되지 않고 잔존된 제2 부분(110b)을 포함할 수 있고, 상기 제2 결합막(120)은 상기 용액(Sol)에 의해 용해된 제3 부분(210a), 및 상기 용액(Sol)에 의해 용해되지 않고 잔존된 제4 부분(210b)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도 8에 도시된 것과 같이, 상기 제1 결합막(110) 및 상기 제2 결합막(120)으로 동일한 상기 용액(Sol)이 제공될 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 결합막(110) 및 상기 제2 결합막(120)으로 서로 다른 용액이 제공될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 용액(Sol)에 의해 용해된, 제1 부분(110a)을 갖는 상기 제1 결합막(110), 및 상기 제3 부분(210a)을 갖는 상기 제2 결합막(210)이 접착될 수 있다. 상기 제1 결합막(110) 및 상기 제2 결합막(210)이 접착된 후, 상기 제1 결합막(110) 및 상기 제2 결합막(210)에 의해 접합된 상기 제1 기판(S1) 및 상기 제2 기판(S2)이 건조될 수 있다. 상기 제1 결합막(110)의 상기 제1 부분(110a) 및 상기 제2 결합막(210)의 상기 제3 부분(210a)이 건조되면서, 상기 제1 결합막(110) 및 상기 제2 결합막(210)이 서로 공유 결합되고, 상기 제1 기판(S1) 및 상기 제2 기판(S2)은 상기 제1 결합막(110) 및 상기 제2 결합막(210)에 의해 접합될 수 있다.
이하, 도 10 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 기판의 접합 방법 및 이로부터 제조되는 접합 기판이 설명된다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 기판의 접합 방법 및 이로부터 제조되는 접합 기판을 설명하기 위한 도면들이다.
도 10을 참조하면, 도 1 및 도 3을 참조하여 설명된 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)이 준비된다.
상기 제1 기판(S1) 상에 제1 결합막(126)이 형성되고, 상기 제2 기판(S2) 상에 제2 결합막(226)이 형성될 수 있다. 상기 제1 결합막(126)은, 제1 물질층(122) 및 상기 제1 물질층(122) 상의 제1 산화물층(124)을 포함할 수 있다. 상기 제2 결합막(226)은 제2 물질층(222) 및 상기 제2 물질층(222) 상의 제2 산화물층(224)을 포함할 수 있다. 상기 제1 물질층(122) 및 상기 제2 물질층(222)은 비산화물일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 물질층(122) 및 상기 제2 물질층(222)은 실리콘, 또는 금속으로 형성될 수 있다.
상기 제1 결합막(126)의 상기 제1 산화물층(124)은, 도 4를 참조하여 설명된 것과 같이, 상기 제1 물질층(122)의 일부가 산화된 것일 수 있다. 상기 제2 결합막(226)의 상기 제2 산화물층(224) 또한, 상기 제2 물질층(222)의 일부가 산화될 것일 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 제1 결합막(126) 및 상기 제2 결합막(226) 상에 각각 용액(Sol)이 제공될 수 있다. 상기 용액(Sol)에 의해, 상기 제1 결합막(126)의 상기 제1 산화물층(126)의 적어도 일부분이 용해되고, 상기 제2 결합막(226)의 상기 제2 산화물층(226)의 적어도 일부분이 용해될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 결합막(126)은 상기 제1 산화물층(124)이 상기 용액(Sol)에 의해 용해된 제1 부분(124a) 및 상기 용액(Sol)에 의해 용해되지 않고 잔존된 제2 부분(124b)을 포함할 수 있고, 상기 제2 결합막(226)은 상기 제2 산화물층(224)이 상기 용액(Sol)에 의해 용해된 제3 부분(224a) 및 상기 용액(Sol)에 의해 용해되지 않고 잔존된 제2 부분(224b)을 포함할 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 용액(Sol)에 의해 용해된 상기 제1 부분(124a)을 갖는 상기 제1 결합막(126) 및 상기 제3 부분(224a)을 갖는 상기 제2 결합막(226)이 접착될 수 있다. 상기 제1 결합막(126) 및 상기 제2 결합막(226)이 접착된 후, 상기 제1 결합막(126) 및 상기 제2 결합막(226)에 의해 접합된 상기 제1 기판(S1) 및 상기 제2 기판(S2)이 건조될 수 있다. 상기 제1 결합막(126)의 상기 제1 부분(124a) 및 상기 제2 결합막(226)의 상기 제3 부분(224a)이 건조되면서, 상기 제1 결합막(126) 및 상기 제2 결합막(226)이 서로 공유 결합되고, 상기 제1 기판(S1) 및 상기 제2 기판(S2)은 상기 제1 결합막(126) 및 상기 제2 결합막(226)에 의해 접합될 수 있다.
상술된 본 발명의 실시 예들에서, 상기 제1 기판(S1) 및 상기 제2 기판(S2) 상에, 산화물로 형성된 결합막이 각각 형성되거나, 또는 비산화물이 각각 형성된 후 상기 비산화물이 자연 산화되어 산화물이 형성되는 것으로 설명되었다. 하지만, 이에 한정되지 아니하고, 상기 제1 기판(S1) 상에 산화물로 형성된 결합막이 형성되고, 상기 제2 기판(S2) 상에 비산화물이 형성된 후 상기 비산화물이 자연 산화되어 산화물이 형성되고, 이후, 상기 제1 기판(S1) 및 상기 제2 기판(S2)이 본 발명의 실시 예에 따른 방법으로 접합될 수 있음은 자명하다.
이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 기판의 접합 방법, 및 이로부터 제조된 접합 기판의 특성 평가 결과가 설명된다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 기판의 접합 방법에 따라 제조된 접합 기판의 TEM 사진 및 EDX 스펙트럼 결과이다.
도 13을 참조하면, 제1 기판으로 PDMS 기판을 준비하고, 제2 기판으로 실리콘 기판을 준비하였다. 알루미늄을 증발시켜, PDMS 기판 상에 결합막으로 알루미늄 막을 증착하였다. 알루미늄 막의 일부가 자연 산화되어 알루미늄 산화물층(Al2O3)이 형성되었고, 실리콘 기판의 일부가 자연 산화되어 실리콘 산화물층(SiO2)가 형성되었다. 이후, 상기 알루미늄 산화물층 상에 물을 제공하여 상기 알루미늄 산화물층의 일부를 용해하고, 용해된 상기 알루미늄 산화물층을 상기 실리콘 산화물층이 형성된 상기 실리콘 기판과 접착시켰다. 상기 알루미늄 산화물층과 상기 실리콘 산화물층의 경계를 TEM으로 찍고, EDX(Energy dispersive X ray) 스펙트럼을 분석하였다. 도 13의 (a)는 TEM 사진이고, 도 13의 (b)는 EDX 스펙트럼이다.
도 13에서 알 수 있듯이, 용해된 상기 알루미늄 산화물층 및 상기 실리콘 산화물층이 서로 화학적으로 결합되어, 상기 알루미늄 기판과 상기 실리콘 기판을 접합시킨 것을 확인할 수 있다.
도 1 내지 도 12를 참조하여 설명된 기판의 접합 방법 및 이로부터 제조된 접합 기판은, 표시 장치에 활용될 수 있다. 이하, 도 14 내지 도 16을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치 및 그 제조 방법이 설명된다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 14를 참조하면, 지지 기판(SUB1), 및 상기 지지 기판(SUB1) 상의 접합 기판(SUB2)이 준비된다. 일 실시 예에 따르면, 상기 지지 기판(SUB1)은 유리 기판일 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 지지 기판(SUB1)은 실리콘 반도체 기판, 화합물 반도체 기판, 금속 기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 접합 기판(SUB)은 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명된 본 발명의 실시 예들에 따른 상기 제1 기판(S1) 및 상기 제2 기판(S2)이 접합된 것일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 지지 기판(SUB1) 상에 상기 접합 기판(SUB2)을 준비하는 단계는, 상기 지지 기판(SUB1) 상에 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명된 제1 기판(S1)을 형성하는 단계, 및 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명된 방법으로 제2 기판(S2)을 상기 제1 기판(S1)에 접합하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제1 기판(S1)이 플라스틱 기판인 경우, 상기 제1 기판(S1)은 용액 공정으로 상기 지지 기판(SUB1) 상에 형성될 수 있다.
또는, 이와는 달리, 다른 실시 예 에 따르면, 상기 지지 기판(SUB1) 상에 상기 접합 기판(SUB2)을 준비하는 단계는, 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명된 방법으로 상기 제1 기판(S1) 및 상기 제2 기판(S1)이 접합된 상기 접합 기판(SUB2)을 형성하는 단계, 및 상기 접합 기판(SUB2)을 상기 지지 기판(SUB1) 상에 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 15를 참조하면, 상기 접합 기판(SUB2) 상에 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터층(TFT_Layer)이 형성될 수 있다. 상기 박막 트랜지스터층(TFT_Layer)은, 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되어 정의되는 화소 셀(pixel)을 구동하는 박막 트랜지스터, 및/또는 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 박막 트랜지스터층(TFT_Layer)은 액정 표시 장치 및/또는 유기발광 표시 장치에 사용될 수 있다.
도 16을 참조하면, 상기 박막 트랜지스터층(TFT_Layer)이 형성된 후, 상기 접합 기판(SUB2)으로부터 상기 지지 기판(SUB1)이 분리될 수 있다. 상기 접합 기판(SUB2)이 유연한 플라스틱 기판으로 형성되는 경우, 상기 접합 기판(SUB2) 상의 상기 박막 트랜지스터층(TFT_Layer)을 이용하여, 유연한 표시 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 기판의 접합 방법 및 이로부터 제조되는 접합 기판은, 상술된 실시 예에 한정되지 아니하고, 다양한 전자 소자 및 그 제조 방법에 활용될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
S1, S2: 제1 기판, 제2 기판
110, 126: 제1 결합막
122: 물질층
124: 산화물층
210: 제2 결합막
SUB1: 지지 기판
SUB2: 접합 기판
TFT_Layer: 박막 트랜지스터층

Claims (15)

  1. 제1 플라스틱 기판을 준비하는 단계;
    상기 제1 플라스틱 기판 상에 제1 산화물층을 포함하는 제1 결합막(bonding layer)을 형성하는 단계;
    상기 제1 결합막 상에 용액을 제공하여, 상기 제1 산화물층을 포함하는 상기 제1 결합막의 적어도 일부분을 용해하는 단계; 및
    적어도 일부분이 용해된 상기 제1 결합막 상에 제2 플라스틱 기판을 배치시켜, 상기 제1 플라스틱 기판 및 상기 제2 플라스틱 기판을 결합시키는 단계를 포함하는 기판의 접합 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 플라스틱 기판 및 상기 제1 결합막은 서로 공유 결합되는 것을 포함하는 기판의 접합 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 플라스틱 기판 상에 상기 제1 산화물층을 포함하는 상기 제1 결합막을 형성하는 단계는,
    상기 제1 플라스틱 기판 상에 물질층(material layer)을 형성하는 단계; 및
    상기 물질층의 적어도 일부분이 산화되어, 상기 제1 산화물층이 형성되는 단계를 포함하는 기판의 접합 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 물질층은 자연 산화되는 것을 포함하는 기판의 접합 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 플라스틱 기판 상에 제2 산화물층을 포함하는 제2 결합막을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 결합막 상에 용액을 제공하여, 상기 제2 산화물층을 포함하는 상기 제2 결합막의 적어도 일부분을 용해하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제1 플라스틱 기판 및 상기 제2 플라스틱 기판을 결합시키는 단계는,
    적어도 일부분이 용해된, 상기 제1 및 제2 결합막들을 서로 접합시키는 것을 포함하는 기판의 접합 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 결합막의 상기 제1 산화물층 및 상기 제2 결합막의 상기 제2 산화물층이 상기 용액에 의해 용해되고,
    상기 제1 산화물층 및 상기 제2 산화물층은 서로 공유 결합되는 것을 포함하는 기판의 접합 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 용액은, 물, 불화 수소, 암모니아 수, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 또는 아세톤 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 기판의 접합 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 산화물층은, 실리콘, 또는 금속을 포함하는 기판의 접합 방법.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중에서 어느 한 항에 따른 기판의 접합 방법에 따라 상기 제1 플라스틱 기판, 상기 결합막, 및 상기 제2 플라스틱 기판이 차례로 적층된 접합 기판을 지지 기판(support substrate) 상에 준비하는 단계;
    상기 접합 기판 상에 박막 트랜지스터층을 형성하는 단계; 및
    상기 접합 기판으로부터 상기 지지 기판을 제거하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제1 플라스틱 기판;
    상기 제1 플라스틱 기판 상의 제2 플라스틱 기판; 및
    상기 제1 및 제2 플라스틱 기판들 사이에 배치되고, 상기 제1 및 제2 플라스틱 기판들 중에서 적어도 어느 하나와 공유 결합되어, 상기 제1 및 제2 플라스틱 기판들을 접합하는 결합막을 포함하는 접합 기판.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 플라스틱 기판 및 상기 제2 플라스틱 기판은 PET를 포함하는 접합 기판.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 결합막은 산화물층을 포함하는 접합 기판.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 결합막은,
    상기 제1 플라스틱 기판과 접촉하고 비산화물로 형성된 물질층; 및
    상기 물질층 상에 배치되고, 상기 제2 플라스틱 기판과 접촉하고, 상기 물질층이 산화된 산화물층을 포함하는 접합 기판.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 결합막은, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 아연 산화물, 티타늄 산화물, 은 산화물, 또는, 니켈 산화물 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 접합 기판.
  15. 제10 항 내지 제14 항 중에서 어느 한 항에 따른 접합 기판; 및
    상기 접합 기판 상의 박막 트랜지스터층을 포함하는 표시 장치.
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